2011年春季北极臭氧异常低值监测和特征分析

利用中国第二代极轨气象卫星"风云三号"A星(FY-3A)搭载的紫外臭氧总量探测仪(TOU),连续监测全球臭氧总量分布的遥感数据,分析后发现,自2011年3月初开始,北极地区臭氧总量急剧下降,形成一个臭氧低值区,3月中旬低值区中心部分臭氧总量日平均值只有同期的一半左右。分析风云三号气象卫星及国外卫星1979—2011年北极地区春季臭氧监测结果与北极平流层低层极涡活动的关系。研究结果表明,2011年春季北极臭氧总量异常低值是极冷的极涡引起的,自20世纪80年代以来北极春季臭氧总量呈现下降的趋势,而北极春季臭氧总量的年际变化主要取决于北极极涡的强弱。

1997～1998年的厄尔尼诺现象对地球臭氧层的影响

１９９７～１９９８年的厄尔尼诺现象是有观测历史以来最强的一次，对地球臭氧层造成了巨大、罕见的影响。赤道地区臭氧总量的负距平区主要分布在太平洋的中央地带和东部，以及靠近格林威治子午线。在厄尔尼诺主要活动区第一次记录到臭氧总量的短期（达几天）活动，这种短期活动形成了特征尺度由几百公里到几千公里不等的臭氧总量最低值为２００～２２５ＤＵ的几个负距平区。首次揭示出在热带个别地区厄尔尼诺及拉尼娜现象对臭氧总量及其距平符号的影响是很不一样的。１９９７～１９９８年厄尔尼诺对地球臭氧层罕见而强烈的影响，是地球海洋－大气系统全球气候变化的一个证据。

北半球10hPa极地涡旋环流指数定义及分析

利用NCEP/NCAR再分析值10 hPa月平均高度场资料定义和计算了1948—2007年北半球10hPa极地涡旋的强度指数（P）、面积指数（S）和中心位置指数（λc,φc）。用它们分析了北半球10 hPa极地涡旋的季节变化和年际异常规律,研究了它们与全球增暖、臭氧（O3）异常和极地涛动（AO）的关系。结果表明：（1）北半球10 hPa层高纬6～8月为反气旋（A）控制;9月～3月为气旋（C）控制。春季环流转型（C→A）缓慢;秋季转型（A→C）迅速。（2）P、S异常的年际变化具有同步性,故异常分析仅取P进行。隆冬（1月）P的异常主要表现为年际尺度（10年以下周期）振荡,不存在明显的年代际变化;盛夏（7月）极地反气旋强度年代际变化显著。（3）隆冬极地气旋中心位置的异常明显大于盛夏反气旋。（4）极区中平流层平均气温的演变1、7月迥异,但它们与P的演变同步;与全球增暖趋势无显著相关,但7月P与O3异常有显著正相关。（5）隆冬（1月）10 hPa气旋强度指数P与极地涛动指数AO存在显著正相关,故可用10 hPa↑～P′表示AO。

南半球10 hPa极地涡旋的多尺度变化特征分析

利用NCEP/NCAR 10 hPa月平均高度场资料,计算了1948—2007年南半球10 hPa极地涡旋的强度指数P、面积指数S和中心位置指数(λ_c,φ_c)。用它们分析了南半球10 hPa极地涡旋的季节变化、年际异常及其可能成因,分析了10 hPa极地涡旋强度与南极涛动的关系。结果表明:(1)南半球10 hPa极区12月～1月受反气旋控制,3～10月受气旋控制,2月、11月为环流转换季节。(2)1(7)月反气旋(气旋)指数P、S均在1970年代后期发生了显著的跃变;跃变前反气旋(气旋)由极弱(极强)振荡地增强(减弱)至接近气候均值,跃变后反气旋由极强振荡趋于气候均值,气旋在偏弱的状态下振荡。(3)1月反气旋中心位置存在显著的年代际变化,而7月气旋中心位置的年际变化明显。(4)臭氧异常可引起南半球10 hPa 1月极地反气旋年际异常(正相关),但与7月极地气旋异常无关。(5)1月、7月极地涡旋强度指数P与南极涛动指数(AAOI)呈显著的负相关,可由P来表征AAOI。